DISEÑO DE CONCRETO

DISEÑO DE CONCRETO

1.- INTRODUCCIÓN

El diseño de mezclas de concreto, consiste en aplicar técnicamente los conocimientos sobre los componentes del concreto para obtener requerimientos particulares requeridos en el Proyecto u Obra.

El Diseño de Mezclas de Concreto ha estado enfocado de acuerdo a “Normas”, pero estas Normas están enfocadas a condiciones específicas que muchas veces, van en contra de las nuevas circunstancias que se generan en el desarrollo de la Tecnología del Concreto a nivel mundial.

En la actualidad existe una variedad de Métodos de Diseño de Mezclas Normalizados, pero solamente se usan cuando necesitamos un certificado de un organismo para fines administrativos y técnicos de las obras.

El Método Tradicional especifica que al mezclar cemento, agua, aire atrapado, agregado (arena y piedra y/o agregado grueso y agregado fino) y en algunos casos aditivos, obtendremos finalmente un sólo material El CONCRETO. Pero observamos que los agregados son parte del concreto y por lo tanto no tenemos por que separarlos en su estudio, pero podemos ver sus propiedades independientemente para un mejor control de ellos.

El Módulo de Finura Global está relacionado con los agregados, si logramos que los agregados del concreto cumplan con las especificaciones técnicas necesarias, entonces nosotros podemos lograr que el concreto pueda ser mezclado por varios equipos mecánicos: mezcladora, trompo, mixer u otros, y podemos colocarlo mediante carretillas, canaletas, cubetas y bombeo, para lo cual solo cambiamos el Módulo de Finura del Agregado Global y podemos optimizar las propiedades que nosotros queremos, sabiendo que el concreto debe cumplir con las propiedades que sean necesarias para un tipo particular de obra, y además sus propiedades intrínsecas en estado fresco como son su trabajabilidad, su peso unitario, su exudación, su fluidez, etc. y en estado endurecido como son su resistencia, su durabilidad, su elasticidad, etc. y su economía a corto y largo plazo.

Los concretos que comúnmente se están utilizando son las que tienen relaciones a/c que nos proporcionarán resistencias a compresión del concreto que varían desde f’c de 140, 175 y 210 Kg/cm² normalmente, esporádicamente concretos con resistencia f’c de 245, 280, 315 Kg/cm² y rara vez concreto de f’c de 350, 385, 420 o más, estos últimos utilizando muchas veces aditivo.

2. DEFINICIÓN

El concreto es un material heterogéneo, compuesto por material aglutinante como el cemento Pórtland, material de relleno (agregados naturales o artificiales), agua, aire naturalmente atrapado o intencionalmente incorporado y eventualmente aditivos o adiciones, presentando cada uno de estos componentes propiedades y características que tienen que ser evaluadas así como aquellas que pueden aparecer cuando se combinan desde el momento del mezclado.

La selección de las proporciones de los materiales integrantes del concreto, esta definida, en la aplicación técnica y práctica de conocimientos sobre sus componentes y la interacción entre ellos, permite lograr un material que satisfaga de manera eficiente y económico los requerimientos particulares del proyecto.

3. CONSIDERACIONES Y/O CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LAS MEZCLAS

Es necesario enfocar el concepto del diseño de mezcla para producir un buen concreto tan económico como sea posible, que cumpla con los requisitos requeridos en el estado fresco (mezclado, transporte, colocación, acabado, etc.) y en el estado endurecido (la resistencia a la compresión y durabilidad, etc.).

En general, se piensa que todas las propiedades del concreto endurecido están asociadas a la resistencia y, en muchos casos, es en función del valor de ella que se las califica. Sin embargo, al diseñar una mezcla de concreto muchos factores ajenos a la resistencia pueden afectar otras propiedades.

Es usual suponer que el diseño de mezclas consiste en aplicar ciertas tablas y proporciones establecidas que satisfacen prácticamente todas las situaciones normales en las obras, lo cual está muy alejado de la realidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resulta primordial la labor creativa del responsable de dicho trabajo y en consecuencia el criterio personal.

Finalmente debemos advertir que la etapa de diseño de mezclas de concreto representa sólo el inicio de la búsqueda de la mezcla más adecuada para algún caso particular y que esta necesariamente deberá ser verificada antes de convertirse en un diseño de obra. Conseguir una mezcla con un mínimo de pasta y volumen de vacíos o espacios entre partículas y consecuentemente cumplir con las propiedades requeridas es lo que la tecnología del concreto busca en un diseño de mezclas.

Antes de dosificar una mezcla se debe tener conocimiento de:

• Los materiales.
• El elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructuras.
• Resistencia a la compresión requerida.
• Condiciones ambientales durante el vaciado.
• Condiciones a la que estará expuesta la estructura.

4. PARÁMETROS BÁSICOS EN EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO

4.1. La Trabajabilidad

Es una propiedad del concreto fresco que se refiere a la facilidad con que este puede ser mezclado, manejado, transportado, colocado y terminado sin que pierda su homogeneidad (exude o se segregue). El grado de trabajabilidad apropiado para cada estructura, depende del tamaño y forma del elemento que se vaya a construir, de la disposición y tamaño del refuerzo y de los métodos de colocación y compactación.

Un método indirecto para determinar la trabajabilidad de una mezcla consiste en medir su consistencia o fluidez por medio del ensayo de asentamiento con el cono de Abrams.

4.2. La Resistencia

La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica más importante de un concreto, pero otras como la durabilidad, la permeabilidad y la resistencia al desgaste son a menudo de similar importancia.

4.3. Durabilidad

El concreto debe poder soportar exposiciones que pueden privarlo de su capacidad de servicio tales como congelación y deshielo, ciclos repetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento, sustancias químicas, ambiente marino y otras.

La utilización de bajas relaciones a/c prolongara la vida útil del concreto reduciendo la penetración de líquidos agresivos.

La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente a congelación y deshielo y a sales utilizadas para eliminar hielo, se mejora notablemente incorporando aire correctamente distribuido. El aire inyectado debe utilizarse en todo concreto en climas donde se presente la temperatura del punto de congelación.

5. MATERIALES QUE INTERVIENEN EN UNA MEZCLA DE CONCRETO

5.1. El Cemento

Es el principal componente del concreto, ocupa entre el 7% y el 15% del volumen de la mezcla, presenta propiedades de adherencia y cohesión, las cuales permiten unir fragmentos minerales entre sí, formando un sólido compacto con una muy buena resistencia a la compresión así como durabilidad.

Tiene la propiedad de fraguar y endurecer sólo con la presencia de agua, experimentando con ella una reacción química, proceso llamado hidratación.

5.2. El Agua

Componente del concreto en la cual, el cemento experimenta reacciones químicas para producir una pasta eficientemente hidratada, que le otorgan la propiedad de fraguar y endurecer con el tiempo. En una pasta hidrata, el agua se encuentra en dos formas, como agua de hidratación y agua evaporable.

Proporciona a la mezcla una fluidez tal que permite una trabajabilidad adecuada en la etapa del colocado del concreto. Este componente ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla.

5.3. Los Agregados

Este componente ocupa entre 60% a 75% del volumen de la mezcla, son esencialmente materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales, las cuales han sido separadas en fracciones finas (arena) y gruesas (piedra), en general provienen de las rocas naturales.

Gran parte de las características del concreto, tanto en estado plástico como endurecido, dependen de las características y propiedades de los agregados, las cuales deben ser estudiadas para obtener concretos de calidad y económicos.

Si el tamaño máximo de los agregados del concreto aumenta, los contenidos de cemento y agua disminuirán. El tamaño del agregado deberá ser el mayor económicamente disponible y compatible con las dimensiones de la estructura.

Las partículas de agregado alargadas y chatas (perfil angular) tienen efecto negativo (alto contenido de vacíos) sobre la trabajabilidad y obligan a diseñar mezclas más ricas en agregado fino y por consiguiente a emplear mayores cantidades de cemento y agua, que los agregados redondeados.

5.4. El Aire

Aire atrapado o natural, usualmente entre 1% a 3% del volumen de la mezcla, está en función de las características de los materiales que intervienen en la mezcla, especialmente de los agregados en donde el tamaño máximo y la granulometría son fuentes de su variabilidad, también depende del proceso de construcción aplicado durante su colocación y compactación.

También puede contener intencionalmente aire incluido mayormente entre el 3% a 7% del volumen de la mezcla, con el empleo de aditivos. La presencia de aire en las mezclas tiende a reducir la resistencia del concreto por incremento en la porosidad del mismo.

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